Ультразвуковая диагностика Методы, основанные на использовании ультразвукового излучения

Ультразвук - это механические колебания упругой среды с частотой более 20 кило­герц. Для ультразвуковой диагностики используется высокочастотный ультразвук с часто­той более 1 мегагерца (МГц). Наиболее часто применяемые частоты - 3 МГц, 5 МГц, 7,5 МГц. Высокочастотный ультразвук не распространяется в воздушной среде, а способен распространяться только в жидких и плотных средах. Ультразвук образуется в пьезоэлек­трических элементах датчика и проходит через ткани организма.

Когда ультразвук достигает какого-либо объекта или границы сред с разной аку­стической плотностью, часть ультразвука отражается назад, образуя эхо-сигнал. Отраженный сигнал улавливается датчи­ком и преобразуется в электрические сигналы, обрабатываемые компьютером, и отображаемые на дисплее.

Режимы ультразвукового сканирования

Режим-В ("В" - Brightness - «яркость» (англ.)) - двумерное изображение в реальном мас­штабе времени.

И зображение на экране состоит из множества точек различной яркости, каждая из которых: является отражен­ным сигналом от внутренних структур.

Достоинства:

1. Отсутствие лучевой нагрузки

2. Высокая разрешающая способность.

3. Относительная объективность метода

4. Исследование в реальном масштабе времени – изучение двигательной функции.

5. Быстрота исследования.

Недостатки:

Результат исследования в большой мере зависит от техники проведения исследования

(ручная работа врача УЗД), поэтому метод относительно объективен.

Применение: исследование органов брюшной полости и забрюшинного пространства, сердца и сосудов, щитовидной железы, глаз, мягких тканей, головного мозга (у детей до года - через роднички)

Режим-М ("М" - Мotion, «движение» (англ.)) - одномерное изображение в реальном мас­штабе времени

И зображение на экране представлено в виде волнистых линий (для движущихся структур) и прямых линий (для непод­вижных структур), Изображение пред­ставляет собой график смещения точек в пространстве на шкале времени.

Достоинства:

1. Отсутствие лучевой нагрузки

2

Датчик, ультразвуковой луч и объект исследования

. возможность выявить, зарегистрировать и измерить движение различных структур

3. Объективность метода

Недостатки:

Результат исследования в большой мере зависит от техники проведения исследования (ручная работа врача УЗД).

Применение: исследование движущихся органов и структур (наиболее часто - в кардио­логии)

Эхогенность – способность тканей отражать ультразвук, т.е. создавать «эхо-сигнал». В зависимости от степени отражения ультразвука все структуры подразделяются на гиперэ-хогенные (видны на экране белым цветом), эхогенные (видны серым цветом), гипоэхоген-ные (темно-серый цвет) и анэхогенные (черный цвет). Эхогенность зависит от содержания жидкости (чем больше воды содержится в ткани, тем ниже ее эхогенность), плотности, глу­бины залегания (в меньшей степени).

Приведите примеры:

Гиперэхогенные структуры ______________________________________________________

Эхогенные структуры __________________________________________________________

Гипоэхогенные структуры ________________________________________________________

Анэхогенные структуры _________________________________________________________

Изоэхогенными называются структуры, имеющие такую же акустическую плот­ность, что и окружающие ткани.

Эффект Допплера - физическое явление изменения частоты волны в зависимости от относительной скорости между излучающим и отражающим (воспринимающим) объектом. Ультразвук отражается от движущегося объекта, и частота отраженного сигнала изменяется в зависимости от скорости и направ­ления движения объекта.

Аппарат регистрирует изменение частоты, так называемый, «допплеровский сдвиг», и ото­бражает его на экране в виде графика или в виде цветного окрашивания.

Спектральная допплеоогоафия - ультразвуковое сканирование, при котором изображе­ние в В-режиме совмещено с отображением допплеровского спектра.

График представляет собой отображение скорости на шкале времени. Определяется скорость движения крови (движение форменных элементов крови, от которых отражается ультразвук) в контрольном объеме. Расположение графика выше изолинии указывает на на­правление потока к датчику, ниже изолинии - от датчика.

Достоинства: Возможность определения направления, скорости и характера движе­ния крови (ламинарный или турбулентный поток)

Недостатки:

Недостаточная чувствительность для выявления медленных потоков крови (плохо виден кровоток в мелких сосудах)

Применение:

Исследование движения крови в камерах сердца, в крупных и периферических сосудах.

Цветная допплеоография (цветное допплеровское картирование (ЦДК) — ульт­развуковая технология, при которой происходит совмещение двумерного изображения в В-режиме с цветным окрашиванием движущейся крови (или других движущихся структур).

П оток крови, движущийся по направлению к дат­чику окрашивается красным цветом, движущийся от датчика - синим цветом. Чем больше скорость потока, тем более яркое окрашивание отображает­ся на экране. Гомогенное окрашивание типично для ламинарного потока, перемешивание цветов указывает на наличие турбулентного потока. Достоинства:

1. Возможность определить направление и характер движения крови

2. Возможность визуализации сосудов, плохо видимых при обычном сканировании в В-режиме.

Недостатки:

Недостаточная чувствительность к выявлению медленных потоков крови в мелких сосудах.

Применение:

Исследование движения крови в камерах сердца, в крупных и периферических сосудах,

выявление сосудов, плохо видимых в обычном В-режиме.

Схематическое изображение области исследования с обозначением положения датчика на сонограмме называется пиктограммой.

Трехмерное ультразвуковое сканирование

ЗО-режим - новая технология ультразвукового скани­рования, при которой используются специальные дат­чики. Ультразвуковой луч совершает в тканях пациента быстрые веерообразные движения, создавая одновре­менно большое количество плоских двумерных изо­бражений. Из этих изображений компьютер реконст­руирует трехмерное изображение. Благодаря высокой скорости получения изображении и высокой скорости математической обработки данных, возможно получе­ние трехмерного изображения в реальном масштабе времени и даже совмещать его с допплерографией.

3D –датчик и движение

ультразвукового луча

4D режим - трехмерная визуализация в реальном масштабе времени, позволяющая полу­чать и анализировать «живое» трехмерное изображение органов

В-режим, двумерное изображение	Трехмерное изображение

При ультразвуковых исследованиях возможно применение специальных контраст­ных средств, представляющих собой микропузырьки газа или мелкодисперсные взвеси в растворах, вводимых в сосудистое русло. Данные препараты применяются для лучшего вы­явления движения крови в камерах сердца и для более отчетливой визуализации опухоле­вых образований (например, опухолей печени), изоэхогенных при обычном ультразвуковом сканировании.

Проанализируйте результаты ультразвуковых исследований: Отметьте цифрами следующие изображения на ультразвуковых срезах:

1. Жидкости

2. Конкремента

3. Паренхимы (ткани)

4. Дистальное псевдоусиление УЗ сигнала

5. Акустическая тень

Методы, основанные на использовании радионуклидных препаратов

(ядерная медицина)

Общая радионуклидная диагностика

Радионуклидная диагностика базируется на применении радиофармацевтических препаратов (РФП), вводимых в организм пациента (исследования in vivo) или взаимодейст­вующих с биологическими средами ш мп-о.

Метода радионуклидных исследований подразделяются на визуализирующие (гам­ма-топография) и невизуализирующие (радиометрия, радиография)., Невизуализирующие методы исследования включают радиоиммунный анализ (радиометрия in vitro), определение объема циркулирующей крови, исследование продолжительности жизни эритроцитов, изучение эритросеквестрирующей функции селезенки, определение объема желудочно-кишечной кровопотери, диагностика потери белка желудочно-кишечным трактом, оценка абсорбции витамина В-12 в желудочно-кишечном тракте, изучение метаболизма железа, определение скорости клубочковрй фильтрации и эффективного почечного плазмотока, из­мерение йодопоглотительной функции щитовидной железы. Визуализирующие методы -гамма-топография различных органов и всего тела.

Радиофармацевтический препарат это химическое соединение, предназначенное для введения человеку с диагностической или лечебной целью и содержащее в своей молекуле определенный радиоактивный нуклид.

Известно около 80 радионуклидов, которые применялись ранее или используются в настоящее время для получения РФП для ядерной медицины. Однако наибольшее практи­ческое значение для радиоизотопной диагностики сохранили на сегодня только 99м-технеций, 123-йод, радиоизотопы индия и таллия, которые по своим физическим, химиче­ским и биологическим свойствам признаны оптимальными для проведения однофотонных сцинтиграфических исследований.

Требования к РФП

1. Обладать периодом полураспада примерно равным 1\3 продолжительности исследования. Это должно ограничить воздействие излучения на пациента после завершения ис­следования.

Период полураспада - это время, в течение которого распадается половина ядер данного вещества и его активность уменьшается вдвое.

Период полувыведения - это время, в течение которого активность вещества, введенного в организм, уменьшается вдвое за счет выведения. Эффективный период полувыведения - это время, в течение которого активность вещества, введенного в организм, уменьшается вдвое за счет распада и выведения.

2. Удобство регистрации излучения РФП. Для целей визуализации предпочтительнее использовать радионуклиды испускающие гамма лучи. Альфа излучатели не используются из-за высокого их поглощения тканями и крайне низкой проникающей способности. Бета излучатели используются ограниченно.

3. РФП должны включаться в обмен веществ или переноситься с током крови.

4. Препараты должны быть безвредны и не нарушать обычного течения физиологических и биологических процессов,

РФП могут быть подразделены на органотропные, тропные к патологическому очагу и соединения без выраженной селективности. По способу получения нуклиды подразделя­ют на реакторные, циклотронные и генераторные.

Характеристика радионуклидов, используемых для радионуклидами диагностики

Радионуклиды		Способ получения	Тип излучения	Период по­лураспада	Названия препа­ратов	Особенно­сти приме­нения
67Ga		Циклотрон	γ	78 часов	Галлия цитрат	Гамма-топография
123I		Циклотрон	γ	13 часов	Натрия йодид альбумин-йод макроагрегаты Бенгальский ро-зовый, Гиппуран	Радиометрия Радиография Гамма-топография
131I		Реактор	γ, β	8 суток
111In		Циклотрон	γ	2.8 суток	Белковые препа­раты, меченые индием	Гамма-топография
113mIn		Генератор	γ	100 минут
81mKr			γ	13 секунд	Воздушно-криптоновая смесь	Радиография Гамма- топография
99mTc	Генератор		γ	6 часов	Пертехнетат на­трия Пирофосфат Технефит Технемек	Радиография Гамма- топография
201Tl	Циклотрон		γ	73.5 часа	Таллия хлорид	Гамма-топография
199Tl	Циклотрон		γ	7.4 часа
133Xe	Реактор		γ, β	5.3 суток	воздушно-ксеноновая смесь	Радиография Гамма-топография

Генераторные нуклиды являются короткоживущими и образуются из изотопов с длительным периодом полураспада, помещенных в свинцовый контейнер (генератор). Пре­имуществом использования генераторов является возможность их транспортировки на большие расстояния с последующим выделением дочернего нуклида непосредственно в ди­агностической лаборатории ех tempore.

Элюированием называется процесс получения из генератора стерильного раствора натрия пертехнетата (Nа^99шТсО4) путем промывания колонки генератора физиологическим раствором (элюэнтом). Выделенный элюат может быть использован как в качестве само­стоятельного РФП, так и для изготовления различных препаратов с помощью специальных наборов реагентов.

Радиометрия

Р адиометрия in vivo - это метод радионуклидного исследования, при котором в организм вводится радиофармацевти­ческий препарат, а затем, производится измерение активности над исследуемым органом или над всем телом пациента.

Результат исследования получается в виде числового значения - процент накопления изотопа (за 100% принимается всё введенное количество препарата). Лабораторная радиометрия - радиоиммунологический анализ - группа лабораторных ис­следований, при которых происходит взаимодействие радиофармацевтических препара­тов с биологическими средами в пробирке (in vitro) по механизму взаимодействия анти­ген-антитело. Основное применение - определение концентрации гормонов, ферментов, антител и других биологически активных веществ в плазме крови.

Радиография

Радиография - это метод радионуклидной диагностики, при котором произво­дится введение радиофармпрепарата в организм с последующим непрерывным или дискретным измерением активности над исследуемым органом или над всем телом.

Результат исследования - в виде графика накопления и выведения препарата.

Гамма-топография

Радиоизотопное сканирование - метод радионуклидного исследования с ис­пользованием сканера. Радиофармпре­парат вводится в организм. Детектор сканера движется над исследуемой зо­ной измеряя активность «по строчкам».

Одновременно по бумаге движется печатающая головка. На получающемся изображении густота штриховки и ее цвет отображают уровень зарегистрированной активности.

Р адиоизотопная сцинтигра-фия – метод радионуклидно­го исследования с использованием гамма-камеры. Радиофармпрепарат вводится в организм. Детектор гамма-камеры имеет большие раз­меры и регистрирует актив­ность сразу над большой площадью

Гамма-кванты взаимодействуют со сцинтилляционным кристаллом в детекторе гамма-камеры, создавая микроскопические вспышки видимого света (сцинтилляции) которые регистрируются и усиливаются фотоэлектронными умножителями. Элнектрические сиг­налы проходят компьютерную обработку и формируют изображение на экране.

Позитронно-эмиссионная томография (РЕТ) - томографическое радионуклидное исследование, позволяющее получать изображение с отдельно выбранного слоя тканей. При данном исследовании ис­пользуются радиофармпрепараты, обра­зующие при своем распаде позитроны. Образующиеся позитроны взаимодейст­вуют с электронами в тканях организма. При этом взаимодействии (аннигиляция) образуются парные гамма-кванты, кото­рые регистрируются детекторами. Для исследования применяются ультракороткоживущие радионуклиды ¹¹C(период полураспада 20 минут), ¹³N(9 минут), ¹⁵Q (2 минуты), ¹⁸F (110 минут).

Отличительной чертой методов ядерной медицины является их функциональность. Сцинтиграммы способны отражать физиологические и патофизиологические изменения, происходящие в организме. Это достигается за счет использования радирфармпрепаратов, способных накапливаться в определенных морфологических структурах, или отражать ди­намику протекающих в органе физиологических или биохимических процессов.

Гамма-топография - единственный метод, позволяющий определить количест­во и распределение функционирующей паренхимы.

Патологические процессы, выявляемые при гамма-топографии могут отображаться как диффузные изменения, либо как холодные и горячие очаги (очаги гипо- и гиперфикса­ции РФП).

Холодный очаг (очаг гипофиксации РФП) - это отграниченный участок органа или ткани, накопление препарата в котором меньше, чем в ок­ружающих тканях, или вообще отсутствует.

Горячий очаг (очаг гиперфиксации РФП) - это отграниченный участок органа или ткани, накопление препарата в котором больше, чем в ок­ружающих тканях.

Термины «горячий очаг» и «холодный очаг» являются общепринятыми в радиоизотопной диагностике, но они не имеют отношения к температуре. Очаги с повышенным накоплением традиционно чаще отображаются оттенками красного цвета (красный - цвет пламени - «горячий»), а очаги с пониженным накоплением - оттенками синего или зеленого цвета (синий - цвет льда, «холодный»). Другие возможные названия - очаги «функционирующие» и «нефункционирующие».

Найдите и укажите на предложенных преподавателем изображениях горячие и холодные очаги, нарисуйте схемы.